青蒿素及其衍生物免疫调节作用的研究进展

朱桂启 全峰

青蒿素是从植物黄花蒿中提取的有效成分,东晋时期的葛洪在著作中就已经提及其用于疟疾患者的治疗。近年来,大量研究表明青蒿素及其衍生物例如青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚以及双氢青蒿素等不仅是一种高效、低毒的抗疟药物,而且在固有免疫和适应性免疫反应中具有重要的免疫调节作用［1］,在炎症性疾病、超敏性疾病、自身免疫性疾病和肿瘤等方面显示出良好的应用前景［2］。本文主要通过对近些年相关医学文献的分析,对医学工作者关注的青蒿素及其衍生物具有的免疫调节作用的研究进展予以综述。

1 对T、B 淋巴细胞及自然杀伤细胞(NK)细胞的影响

免疫细胞是人体内进行各种免疫应答的基础,T、B 淋巴细胞及NK 细胞等免疫细胞在体内相互协调共同发挥免疫应答作用。越来越多的证据表明青蒿素及其衍生物可能具有抑制T 淋巴细胞介导的免疫反应的作用,同时能够抑制B 淋巴细胞的增殖和分化［3］。青蒿琥酯调节T 细胞的活化和增殖。在体外,青蒿琥酯降低了植物血凝素(PHA)刺激后活化的CD4+和CD8+T 细胞的百分率［4］。有研究观察到使用刀豆蛋白A 后可以诱导激活的T 细胞产生细胞因子白细胞介素(IL)-2和干扰素-γ(IFN-γ),这些细胞因子反过来又能加速T 细胞增殖,提高NK 细胞的免疫功能,IFN-γ 可以促进辅助性T 细胞的分化,同时刺激巨噬细胞分泌炎症相关的细胞因子,青蒿素衍生物蒿甲醚可以明显抑制这种反应,最终起到调节T 细胞的免疫功能的作用［5］。关于肿瘤治疗的实验也可以看到对免疫细胞的影响,在动物实验中看到双氢青蒿素能够调节荷瘤小鼠的免疫应答,抑制小鼠调节性T 细胞(Treg 细胞)的增殖［6］。此外,有学者观察到双氢青蒿素对人体胰腺癌细胞的抑制作用主要是能够提高人γδT 细胞的增殖,从而提高了机体对肿瘤细胞的杀伤能力［7］。

自身免疫异常的患者体内存在的辅助性T 细胞17(Th17)与Treg 细胞的平衡对于自身免疫疾病病情的发展起调控作用,在胶原导致关节炎的大鼠模型中,青蒿琥酯能够调整Th17/Treg 细胞的失衡,下调IL-17 的表达,并上调转录因子Foxp3 的表达,并且伴随药物剂量的增加这种作用就更加明显。同时青蒿琥酯能够上调Treg 细胞在淋巴细胞中的比例,相对降低Th17 细胞的比例,从而抑制细胞因子IL-17 的分泌［8］。青蒿素能够抑制 IL-17 和 IL-25 的分泌,升高IL-10 和IL-35 的分泌,调整 Th17/Treg 细胞表达细胞因子的水平［9］。动物实验中,青蒿琥酯可以抑制正常小鼠脾脏和淋巴结内的naïve T 细胞激活,下调细胞因子 IL-2 的产生,从而减少 CD4+T 细胞的数量,进而降低Th1/Th2 的比例等［10］。另外,青蒿琥酯能够抑制细胞因子IL-1、IL-2的分泌阻止细胞周期有丝分裂,使淋巴细胞不能够从G1期成长为S 期,明显降低淋巴细胞的增殖反应,从而体现该药物对淋巴细胞的相关免疫抑制作用［11］。细胞因子的异常可以看作是自身免疫疾病发生的基础,从以上研究可以发现,青蒿素及其衍生物表现出免疫调节作用,可能主要是因为具有对于疾病相关的细胞因子的免疫调控作用。

B 细胞通过合成和分泌特异性抗体介导体液免疫。然而,在某些病理条件下,自身抗体的产生会导致自身免疫性疾病。青蒿琥酯可抑制B 细胞产生自身抗体。在MRL/lpr 小鼠SLE 模型中,青蒿琥酯通过抑制脾脏［12］中B 细胞活化因子(BAFF)的表达,降低了血清中抗核抗体和抗双链DNA 抗体滴度。此外,研究发现在类风湿性关节炎的K/BxN 小鼠模型中,青蒿琥酯作用于生发中心,致使生发中心中的B 细胞数量明显减少,血清自身抗体［13］水平下降。另外一些实验证明青蒿素及其衍生物能够调节B 淋巴细胞介导的免疫反应,体外的实验结果显示,使用青蒿素及其衍生物后,对于脂多糖诱导的免疫反应如B 淋巴细胞的增殖可起到直接的抑制作用［14］。此外,青蒿琥酯降低血清中IL-6 水平,使转换生长因子(TGF)水平升高至接近正常水平,逆转了高水平IL-6 刺激的过度活跃的B 细胞产生自身抗体,恢复了TGF-β 对淋巴细胞增殖［15］的抑制作用。这些结果提供一个青蒿琥酯治疗自身抗体介导的自身免疫性疾病的新证据NK 细胞能非特异性地清除病毒感染细胞和肿瘤细胞,在免疫防御和监测中发挥重要作用。青蒿琥酯通过抑制IL-10 的和转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)表达,显著增强NK 细胞对肿瘤细胞的杀伤活性［16］。

2 对自身免疫疾病的治疗应用

自身免疫疾病如系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)、类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)等是目前风湿领域临床医生关注的重点,对于自身免疫疾病的治疗仍然是风湿领域医学药学工作者的主要研究方向。

SLE 患者的外周血中同样可以看到Treg 细胞与Th17 细胞的失衡现象,Treg 细胞数量减少,与之相对Th17 细胞数量增多［17］。青蒿素可能调控免疫系统中Treg 细胞的数量和调节功能异常的状态,提高Treg 细胞的表达,达到抑制SLE 患者异常免疫反应,控制疾病活动度并改善患者预后［18］。研究发现,SLE 患者体内CD4+T 细胞的基因组DNA 广泛存在低甲基化的情况,这可能是由于SLE 患者的相关基因如甲基化调节基因的表达异常的结果［19］。体外细胞实验结果发现,对SLE 模型小鼠使用青蒿素衍生物能够提高小鼠DNA甲基化水平,从而减少致病自身免疫抗体的产生,进而达到改善SLE 患者病情的作用［20］。

在RA 的研究中,应用青蒿素衍生物也取得了明显的治疗效果。RA 患者体内炎性细胞因子水平升高,并且在关节炎的病理产生过程中发挥作用,RA 的病理变化过程中,主要是各种致炎细胞因子引起的炎性损伤［21］。转录因子Foxp3 是Treg 细胞的特异标记分子,进行青蒿琥酯预处理时,Foxp3 在胶原诱导的关节炎大鼠滑膜细胞中的表达随着药物剂量的加大而明显增加,青蒿琥酯可能通过上调Foxp3 在大鼠滑膜细胞中的表达,抑制炎症因子产生,从而控制关节炎症阻止骨破坏的发生,保护患者的活动关节并控制患者病情进展［22］。还有研究结果指出,青蒿琥酯可明显改善关节炎模型大鼠的关节炎症状,降低血清中血管内皮细胞生长因子的水平,提示青蒿琥酯对实验大鼠出现的关节炎具有显著治疗作用,该衍生物有可能成为治疗关节炎的有效药物［23］。

在自身免疫性重症肌无力模型大鼠相关研究中,发现青蒿琥酯通过抑制免疫共刺激分子 CD86 的表达并抑制淋巴细胞增殖能力,调节Th1/Th2 细胞亚群代表性的细胞因子表达水平,同时升高Treg 细胞表达,延缓该疾病模型大鼠的病情进展［24］。对于自身免疫性肾病如IgA 肾病的研究中发现,青蒿素联合免疫抑制剂羟氯喹能够改善IgA 肾病大鼠的肾脏功能；原因在于联合用药减少了相关免疫复合物在大鼠肾脏的沉积,基础实验证实联合用药促进了大鼠Th1 和Treg 细胞的分化,降低了大鼠Th2 和Th17 细胞的比例,目前考虑该用药方案调节了针对CD4+T 淋巴细胞亚群的免疫作用［25］。

3 对肿瘤细胞的免疫抑制作用

一些肿瘤疾病治疗的相关研究提示,青蒿素及其衍生物对于多种肿瘤细胞的生长具有明显的抑制作用。在肝癌细胞HepG2 中青蒿素对肿瘤细胞具有细胞毒作用,随着药物浓度的变化,对HepG2 细胞的抑制作用也发生相应改变［26］。另一项研究中发现对于肝癌细胞Huh7、SMMC-7721,用药后出现诱导肿瘤细胞凋亡过程,青蒿素所发挥的作用应该是可以通过调控相关的mTOR 信号通路,最终导致肝癌细胞发生凋亡现象［27］。此外,对于白血病的研究中发现,磷脂酰肌醇3 激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)信号通路能够上调K562 细胞的增殖并且抑制K562 细胞的凋亡［28］,青蒿琥酯通过抑制该信号通路促进K562 细胞的凋亡作用,通过抑制TGF-β1和IL-10 的表达,增强NK 细胞对肿瘤细胞的杀伤活性［16］。

青蒿素及其衍生物对肿瘤治疗优势表现为,不仅能有效抑制肿瘤细胞的生长及远处转移,诱导肿瘤细胞趋向凋亡,还能提高肿瘤化疗药物的有效性,进而减少化疗药物的不良反应,降低肿瘤患者的耐药性,增强患者放疗的敏感性［29］。青蒿素及其衍生物可以在肿瘤治疗方面发挥免疫调节作用,抑制肿瘤细胞的生长,最终达到治疗肿瘤的目的。青蒿素作为中国科研人员独立研发的副作用较少的植物药,一定程度上能抑制肿瘤细胞的增殖,将来有可能成为临床上广泛应用的经济实用的辅助化疗药物［30］。

4 总结与展望

青蒿素及其衍生物青蒿琥酯对免疫系统的多种免疫细胞和细胞因子具有免疫调节作用,可以抑制自身免疫性疾病中过度活跃的免疫反应,同时增强免疫系统对肿瘤细胞的杀伤作用。青蒿素及其衍生物可以影响多种信号转导通路,但是其确切免疫调节机制研究尚未完全明确［31,32］。此外,青蒿素及其衍生物具有毒性低、价格低廉的优点,有望成为炎症性疾病、自身免疫性疾病和肿瘤患者的一种新的治疗选择。